[论文解读] Very Large Array Observations of Winds from Massive Stars

M. E. Contreras, G. Montes+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 2003

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用 6

一句话总结

本研究利用甚大阵列（VLA）在0.7、3.6和6厘米波段的射电观测，分析三颗大质量恒星——P Cyg、Cyg OB2 No. 12和WR 147——中非经典风行为，通过测量流量密度、大小、谱指数和质量损失率，揭示了其偏离标准各向同性、均匀风模型的特征。主要发现包括：存在不对称性、非均匀性（如射电亮斑）以及发射变化，证实了这些系统中非经典风动力学的存在。

ABSTRACT

The classical model for free-free emission from ionized stellar winds is based on the assumption of a stationary, isotropic and homogeneous wind. However, since there exist objects whose wind behaviour deviates from the standard model, during the last decade these assumptions have been questioned. In this work, we present results for 3 bright sources: P Cyg, Cyg OB2 No.12 and WR 147. These objects have been reported to possess winds that deviate from the basic assumptions. We have obtained flux densities, sizes, spectral indices and mass loss rates for each of the targets. These parameters allow us to analyze possible asymmetries, inhomogeneities and time variations in the flux densities. These features confirm the nonclassical behaviour of these winds.

研究动机与目标

• 利用高分辨率射电观测，研究大质量恒星中偏离经典定常、各向同性、均匀风模型的偏离行为。
• 针对P Cyg、Cyg OB2 No. 12和WR 147测定流量密度、大小、谱指数和质量损失率，以评估风的非均匀性。
• 检测并表征风中非均匀结构，如射电亮斑和不对称结构。
• 通过射电流量和形态的时间变异性，评估非定常风行为的证据。
• 利用薄壳激波模型对WR 147双星系统的风碰撞进行建模，以约束风动量比（η）和轨道倾角（φ）。

提出的方法

• 在A-配置下对0.7、3.6和6厘米波段进行VLA观测，以实现高角分辨率（约0.05″、0.2″、0.4″）。
• 使用AIPS程序IMAGR并设置ROBUST=0进行成像，反卷积以测量源大小和流量密度。
• 分析1999年6月和9月两次观测之间的流量密度变化，以检测时间变异性。
• 在P Cyg（东北方向）和Cyg OB2 No. 12（东南方向）分别于3.6厘米和6厘米波段识别出潜在的射电亮斑，显著性水平约为3–4σ。
• 使用Cantó、Raga与Wilkin（1996）的碰撞模型以及Wilkin（1997）的投影方法，对WR 147的北部射电成分拟合理论弓激波模型。
• 根据激波停滞点相对于恒星的观测分离度计算风动量比η，并通过最佳拟合激波面投影推导倾角φ。

实验结果

研究问题

• RQ1 P Cyg、Cyg OB2 No. 12和WR 147的射电发射是否偏离经典各向同性、均匀风模型的预测？
• RQ2 这些源的恒星风中是否存在非均匀性（如亮斑）或不对称性的证据？
• RQ3 这些风的射电流量密度或形态结构是否存在时间变异性？
• RQ4 WR 147风碰撞区域的观测射电形态是否可用具有确定风动量比（η）和轨道倾角（φ）的薄壳激波模型解释？
• RQ5 新的VLA数据对WR 147双星系统的风动量比和轨道倾角施加了哪些约束？

主要发现

• P Cyg通过各向异性、非均匀且可变的射电发射表现出非经典行为，其流量和形态在不同观测 epoch 间可检测到变化。
• Cyg OB2 No. 12在6厘米波段显示出拉长的发射结构，暗示风中存在更致密的亮斑，这是该源首次报告的非均匀风。
• WR 147的北部射电成分在东北方向显示一个微弱的发射峰，可能表明团块穿过激波区域，与先前高分辨率观测结果一致。
• WR 147的修正风动量比η为0.02 ± 0.01，高于先前估计的0.01，但仍在误差范围内一致，且与近期模型相符。
• 最佳拟合轨道倾角φ为30°，30°–40°范围内的值也能提供合理拟合，因此真实轨道倾角的下限为30°。
• 弓激波的东北侧翼比西南侧翼更张开，表明可能存在超出对称激波模型的非轴对称形态。